Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физические основы и практика магнитных и электрических методов обогащения. Учебное пособие.pdf
2. Практика магнитного обогащения
на футеруют резиновой лентой. В боковых стенках ванны сепаратора
имеются окна для её очистки от осевших шламов.
Прямоточные сепараторы применяются в первых операциях
схем магнитного обогащения при крупности исходного продукта менее 3 мм (менее 25 % класса – 71 мкм). Направление вращения барабана совпадает с направлением движения исходного, немагнитного
и магнитного продуктов. Магнитный и тонкий немагнитный (перелив) продукты разгружаются с одной стороны барабана сепаратора.
Грубозернистый немагнитный продукт разгружается через отверстие
в нижней части ванны (рис. 11, а).
Противоточные сепараторы также применяются в первых операциях схем магнитного обогащения при крупности исходного продукта менее 1,5 мм. Барабан с извлечёнными магнитными частицами
вращается навстречу движению исходного и немагнитного продуктов. Магнитный и немагнитный продукты разгружаются по разные
стороны от барабана (рис. 11, б).
Полупротивоточные сепараторы применяются в последних операциях схем магнитного обогащения при крупности исходного продукта менее 0,5 мм (более 60 % класса – 71 мкм). В полупротивоточных сепараторах исходный материал (пульпа) подаётся под давлением через отверстие в нижней части ванны под барабан. Немагнитный
продукт движется против направления вращения барабана и самотёком разгружается через порог ванны. Магнитные частицы транспортируются барабаном и разгружаются с другой стороны ванны
(рис. 11, в).
Разработаны конструкции прямоточных и полупротивоточных
сепараторов с частичной циркуляцией магнитного продукта ПБМ-ПЦ
и ПБМ-ППЦ. Особенностью этих аппаратов является то, что часть
магнитного продукта отводится из приёмника концентрата и возвращается обратно в магнитный сепаратор. Сепараторы с частичной циркуляцией магнитного продукта позволяют получать несколько более
богатые магнетитовые концентраты.
41
Физические основы и практика магнитных и электрических методов обогащения
Для получения высококачественных магнетитовых концентратов разработаны сепараторы с переменным магнитным полем. Переменное или бегущее магнитное поле можно создать при помощи
электромагнитной системы, питаемой переменным током, или механическим путём при относительном перемещении барабана (исходного продукта) и многополюсной магнитной системы. Частота бегущего
поля в разработанных сепараторах составляет 40–200 с–1 и более. Сепарацию в бегущем магнитном поле осуществляют как в воздушной
среде, так и в водной.
При попадании магнитной пряди или флокулы в переменное
магнитное поле она разрушается, что позволяет выделить сростки
и мелкие немагнитные частицы, содержащиеся в магнитной пряди,
в немагнитный продукт. В результате этого качество магнитного концентрата повышается по сравнению с традиционными барабанными
сепараторами ПБМ.
На рис. 11, д приведён общий вид мокрого барабанного сепаратора с бегущим магнитным полем с нижней подачей материала. Сепаратор состоит из неподвижного барабана 2, внутри которого вращается с большой скоростью магнитная система
3 с
чередованием поляр-
ности полюсов по образующей барабана. Скорость вращения
3
магнитной системы
Исходный материал из приёмной коробки
Магнитные частицы притягиваются к магнитной системе
определяет частоту бегущего магнитного поля.
1
поступает в ванну
3.
Под дей-
4.
ствием бегущего магнитного поля пряди и флокулы разрушаются, из
них высвобождаются немагнитные частицы и сростки, которые разгружаются через отверстия в ванне 4
.
Далее магнитные частицы в виде «кипящего» слоя движутся
в сторону, противоположную направлению вращения магнитной сис-
.
темы, и разгружаются в приёмник магнитного продукта
Для разгрузки магнитного продукта с поверхности барабана применяют конструкцию, позволяющую обеспечить постепенное удаление магнитной
системы от поверхности барабана, или индукционные съёмники.
42
2. Практика магнитного обогащения
Сепараторы с бегущим магнитным полем позволяют получать
магнетитовые концентраты с содержанием железа до 70 % и более за
счёт разрушения прядей и флокул. Однако широкого промышленного
распространения сепараторы с бегущим магнитным полем не получили в связи с усложнением конструкции.
На обогатительных фабриках используют
железоотделители
:
1) шкивные (Ш65-63, Ш100-80) – для обогащения материала
крупностью от 10–20 мм до 100–120 мм;
2) барабанные (БЭ-140/100);
3) подвесные (ПС, ЭП).
Шкивной железоотделитель представляет собой короткий ленточный конвейер (рис. 12), ведущим барабаном которого служит много- или двухполюсная электромагнитная система с полюсами, полярность которых чередуется вдоль оси шкива (рис. 13).
Электромагнитная система шкивного железоотделителя (рис. 12)
состоит из одной или двух самостоятельных секций, неподвижно закрепленных на валу 4. Вал вращается на подшипниках 1, установленных на раме, и приводится во вращение от двигателя через редуктор.
Рис. 12. Схема устройства шкивного железоотделителя:
1 – лента конвейерная; 2 – барабан с электромагнитной системой;
3 – натяжной ролик; 4 – приемники продуктов; 5 – отсекатель
43
Физические основы и практика магнитных и электрических методов обогащения
Рис. 13. Схема устройства барабана с электромагнитной системой:
1 – подшипники; 2 – корпус; 3 – катушки электромагнита; 4 – вал
Скорость ленты находится в пределах от 0,8 до 2 м/с. Превышение этой скорости увеличивает удельную центробежную силу до такой величины, которая преодолевает удельную магнитную силу, действующую на магнитную частицу, снижая извлекающую способность
шкива. Снижение этой скорости увеличивает эксплуатационные расходы за счет снижения производительности и увеличения удельного
расхода ленты.
Схема устройства барабанного железоотделителя БЭ-140/100
показана на рис. 14.
Рис. 14. Схема устройства барабанного железоотделителя: 1 – барабан;
2 – полюсный наконечник; 3 – катушка; 4 – сердечник; 5 – отбойная планка
44
2. Практика магнитного обогащения
Вращение барабана передается от привода цепной передачей.
Привод состоит из двигателя, редуктора и звездочки, смонтированных на раме. Напряженность магнитного поля на поверхности барабана колеблется от 200 до 250 кА/м.
Рис. 15. Схема устройства железоотделителя ЭП2ММ:
1 – сердечник; 2 – катушка; 3 – отверстия для подвески
его над конвейером; 4 – полюсный наконечник
Рис. 16. Схема устройства саморазгружающегося железоотделителя: 1 – лента; 2 – рама; 3 – натяжной барабан; 4 – привод; 5 – полюсный наконечник; 6 – сердечник; 7 – катушка;
8 – отклоняющий ролик; 9 – приводной барабан
45
Физические основы и практика магнитных и электрических методов обогащения
Подвесной ЭП2ММ и саморазгружающийся железоотделители
типа ПС-120 и ПС-160 схематично показаны на рис. 15, 16.
Охлаждение катушек подвесных железоотделителей – воздушное.
Привод ленты саморазгружающегося железоотделителя включается или вручную по мере накопления ферромагнитных предметов,
или автоматически через равные промежутки времени, или автоматически от импульса металлоискателя. В последнем случае железоотделитель работает в ждущем режиме (с пониженным напряжением порядка 10–15 % от номинального) без включения привода разгрузки.
При появлении ферромагнитного предмета металлоискатель дает импульс на форсировку обмотки возбуждения железоотделителя
и включения привода разгрузки на время, необходимое для извлечения и разгрузки предмета.
2.3. Влияние магнитных свойств разделяемых частиц на процесс магнитного обогащения
Магнитная восприимчивость извлекаемых в магнитный продукт
частиц определяет выбор напряжённости магнитного поля сепаратора
(со слабым или с сильным полем).
Мелкие и тонкие частицы магнетита или другого сильномагнитного материала в магнитном поле образуют флокулы и пряди, ориентируемые вдоль магнитных силовых линий. Коэффициент размагничивания прядей меньше, чем у отдельной
нитная восприимчивость – больше. Магнитные пряди и флокулы
частицы, а удельная маг-
образуются вследствие наличия остаточной намагниченности и коэрцитивной силы у сильномагнитных минералов после прохождения
через магнитное поле.
С одной стороны, образование магнитных прядей из сильномагнитных частиц положительно сказывается на извлечение тонких час-
46
2. Практика магнитного обогащения
тиц, так как магнитная восприимчивость пряди выше, чем у отдельной частицы. Кроме того, сопротивление водной среды при перемещении пряди к полюсам сепаратора ниже, чем у отдельных частиц
(при мокром обогащении).
С другой стороны, образование прядей и флокул снижает качество железных концентратов, так как в пряди «захватываются» немагнитные мелкие частицы, трудно удаляемые при сепарации.
Свойство сильномагнитных измельчённых частиц образовывать
флокулы и пряди по-разному влияет на различные технологические
операции схем обогащения.
Явление магнитной флокуляции отрицательно сказывается при
классификации магнетитовых продуктов, так как флокулы попадают
в пески и далее в мельницу. Кроме того, более крупные и тяжёлые
флокулы оседают на дно спиральных классификаторов, затрудняя
процесс классификации. Большое содержание магнитных флокул
в железных концентратах также отрицательно сказывается на процессе их фильтрования, снижая производительность фильтров и повышая
влажность осадка.
Для повышения эффективности процессов классификации намагниченных пульп и фильтрования железных концентратов эти продукты подвергают размагничиванию с целью дефлокуляции частиц
магнетита. Размагничивание продуктов осуществляют в переменном
магнитном поле в размагничивающих аппаратах.
Явление магнитной флокуляции используется при сгущении
магнетитовых концентратов и при дешламации магнетитовых промпродуктов и концентратов. В первом случае флокуляция увеличивает
скорость осаждения сильномагнитных частиц, во втором – дополнительно способствует удалению в слив тонких шламистых частиц, повышая содержание железа
в песках.
Для образования флокул пульпу перед сгущением намагничивают в специальных аппаратах или создают магнитное поле в обесшламливающих аппаратах – дешламаторах или гидроциклонах.
47
Физические основы и практика магнитных и электрических методов обогащения
2.4. Подготовка руды перед магнитным обогащением
К подготовительным операциям перед магнитным обогащением
относятся операции грохочения, обеспыливания, обесшламливания,
намагничивания, размагничивания, сушки и обжига. Необходимость
применения подготовительных операций определяется свойствами
обогащаемой руды и условиями процесса сепарации.
Операция грохочения
применяется для разделения исходного
продукта на два класса крупности перед сухой магнитной сепарацией.
Исследования магнитных полей сепараторов показали, что сила магнитного поля
HgradH
резко снижается при удалении от полюсов магнитной системы. Это приводит к различному воздействию магнитной
силы на более крупные и более мелкие куски руды при обогащении
неклассифицированного материала. Операция предварительного грохочения руды позволяет сблизить верхний и нижний пределы крупности частиц в обогащаемом продукте, что повышает эффективность
последующей магнитной сепарации.
Как правило, исходную руду перед магнитной сепарацией делят
с помощью грохочения на два класса крупности, которые обогащают
отдельно либо обогащают сухим способом только крупный класс. При
обогащении сильномагнитной руды крупностью –50 +0 мм можно получить классы крупности –50 +6(12) мм и –6(12) +0 мм, а при обогащении слабомагнитной руды (марганцевой) – крупностью –5 +0 мм,
лучшие результаты следует ожидать при отдельном обогащении классов –5 +2 мм и –2 +0 мм.
Выбор крупности обогащаемых классов (размер отверстия сетки
грохота) определяют не только магнитная система конкретного сепаратора, но и особенности руды конкретного месторождения, такие,
как вид вкрапленности, способность к избирательному разрушению,
закономерности распределения полезного минерала в частицах дроблёной руды различной крупности, контрастность.
48
2. Практика магнитного обогащения
При сухой магнитной сепарации сильномагнитных руд некоторых месторождений применяют более простые схемы без предварительного грохочения. Предварительное грохочение используется
в том случае, когда эффект от прироста технологических показателей
выше затрат, связанных с усложнением схемы.
Операция обеспыливания
применяется для удаления мелких частиц из исходного продукта перед сухой магнитной сепарацией. Удаление тонких труднообогатимых частиц существенно повышает результаты обогащения.
Тонкие частицы обладают большой удельной поверхностью,
в результате этого они под действием силы адгезии осаждаются на
поверхность других частиц, на рабочие устройства сепараторов и попадают как в магнитный, так и в немагнитный продукты. Большая доля мелких частиц в исходном продукте снижает результаты обогащения, поэтому сухую сепарацию для обогащения мелкодроблёных продуктов применяют в исключительных случаях.
Обычно сепараторы для сухого обогащения имеют аспирационные патрубки для удаления пылевидных частиц. Выделенная пыль
в зависимости от свойств исходного продукта направляется либо
в хвосты, либо на дальнейшую переработку.
Операция обесшламливания
применяется в схемах мокрого
обогащения сильномагнитных руд для вывода в хвосты бедных
тонких шламистых частиц. Большое количество тонких частиц пустой породы в обогащаемых продуктах приводит к снижению качества концентратов, так как шламистые частицы неизбежно захватываются во флокулы и пряди и попадают с последними в магнитный
продукт.
Для
обесшламливания применяются магнитные дешламаторы
и гидроциклоны. Операции обесшламливания наиболее распространены в схемах обогащения железистых кварцитов.
Магнитные дешламаторы (гидросепараторы) МД-5 (рис. 17),
МД-9 и МД-12 предназначены для дешламации и сгущения слива
49
Физические основы и практика магнитных и электрических методов обогащения
гидроциклонов перед магнитным обогащением магнетитовых промпродуктов и концентрата перед его фильтрованием.
Магнитный дешламатор представляет собой резервуар 1 диаметром 5, 9 или 12 м, в котором вращаются гребки 2. Для подъема
гребков служит винт с ручным приводом 6. Питание в него поступает
через стакан 4, в котором размещены четыре намагничивающих устройства 5, собранные из постоянных магнитов. Интенсивность магнитного поля снижается от 1 200 Э на полюсе до 300 Э на внутренней
стенке стакана. Проходя через стакан, пульпа намагничивается и флокулирует. Флокулы осаждаются на дно резервуара и сгребаются гребками к разгрузочному отверстию 3.
Рис. 17. Схема гидросепаратора МД-5: 1- чаша; 2 –
гребки; 3 – разгрузочное отверстие; 4 - питающий
стакан; 5 – магниты; 6 – винт; 7 – электропривод;
8 – желоб для слива; 9 – гидравлический вентиль
Удельная нагрузка по питанию составляет до 4 т/(ч·м2) поверхности пульпы в дешламаторе.
Операция размагничивания
применяется для дефлокуляции
пульп в схемах обогащения магнетитовых руд и в схемах регенерации
тяжелосредных суспензий.
50